INSTYTUT TECHNIKI BUDOWLANEJ

Transkrypt

1 INSTYTUT TECHNIKI BUDOWLANEJ W a r s z a w a, u l. F i l t r o w a 1 Skrytka pocztowa 998 Telefony: Dyrektor Centrala ZAKŁAD GEOTECHNIKI I FUNDAMENTOWANIA PROJEKT WYKONAWCZY Zabezpieczenie osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. ref 050 km w m. Borzęta Adres: odcinek drogi wojewódzkiej 967 nr ref 050 km , obejmujący działki ewidencyjne o nr 350/1, 857/5, 857/7, 859/4, 859/6, 859/14, 859/16, w miejscowości Borzęta, gmina Myślenice, powiat myślenicki, województwo małopolskie Nr ewidencyjne działek: dz. nr 350/1, 857/5, 857/7, 859/4, 859/6, 859/14, 859/16 Inwestor: Jednostka Projektująca: Zarząd Województwa Małopolskiego ul. Basztowa Kraków Instytut Techniki Budowlanej Zakład Geotechniki i Fundamentowania Ul. Ksawerów Warszawa Specjalność konstrukcyjno-budowlana Projektant MAREK ŚWIECA upr. nr St-338/76 WARSZAWA, listopad 2013 r.

2 SPIS TREŚCI I. OPIS TECHNICZNY 1 Dane ogólne Materiały wyjściowe Opis awarii i stanu obecnego Ogólna ocena stateczności zbocza i nasypu Ocena warunków geotechnicznych Kolejność prowadzenia prac Droga technologiczna i platforma robocza Opis zabezpieczeń Palościanka Gwoździe gruntowe Geowłóknina filtracyjna Narzut kamienny Siatka stalowa Dreny wiercone Prefabrykat ażurowy do umacniania skarp Założenia do oceny warunków geotechnicznych oraz stateczności skarp Projekt zabezpieczeń osuwiska Założenia do obliczeń Przekrój A-A odc. ref 50 km (km 4+902) Stateczność nasypu Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Opis techniczny zabezpieczeń Przekrój B-B odc. ref 50 km (km 4+919) Stateczność nasypu Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Opis techniczny zabezpieczeń Przekrój C-C odc. ref 50 km ,5 (km 4+948,5) Stateczność nasypu Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 2 z 36

3 Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Opis techniczny zabezpieczeń Przekrój D-D odc. ref 50 km ,5 (km 4+966,5) Stateczność nasypu Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Opis techniczny zabezpieczeń Sposób odprowadzenia wód opadowych Rowy odwodnieniowe 30 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 3 z 36

4 II. ZAŁĄCZNIKI 1 Oświadczenie Projektanta i Sprawdzajacego o zgodności wykonania projektu budowlanego zgodnie z normami oraz zasadami wiedzy technicznej 2 Kserokopie uprawnień Projektanta i Sprawdzającego 3 Zaświadczenia o przynależności Projektanta i Sprawdzającego do Izby Inżynierów Budownictwa 4 Specyfikacje Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych III. CZĘŚĆ RYSUNKOWA 1. Plan zagospodarowania terenu... skala 1: Przekrój poprzeczny A-A... skala 1: Przekrój poprzeczny B-B... skala 1: Przekrój poprzeczny C-C... skala 1: Przekrój poprzeczny D-D... skala 1: Szczegóły... skala 1:50, 1:20 7. Konstrukcja pali o długości 10 m... skala 1:50, 1:20 8. Konstrukcja pali o długości 12 m... skala 1:50, 1:20 9. Konstrukcja oczepu palisady - odcinek A i B... skala 1:200, 1:100, 1: Konstrukcja oczepu palisady - odcinek B i C... skala 1:200, 1:100, 1:50 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 4 z 36

5 Zespół projektowy: Funkcja Imię i nazwisko Specjalność Nr uprawnień Data Podpis Projektant Kierownik zespołu Wykonawcy Marek Świeca KONSTRUKCYJNO- BUDOWLANA St-338/ Stanisław Łukasik GEOLOGICZNA VII Witold Bogusz Marta Lisowska Jarosław Tkaczyk KONSTRUKCYJNO- BUDOWLANA KONSTRUKCYJNO- BUDOWLANA KONSTRUKCYJNO- BUDOWLANA ND ND LUB/0193/POOK/ Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 5 z 36

6 I. OPIS TECHNICZNY Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 6 z 36

7 1 Dane ogólne Przedmiotem projektu jest zabezpieczenie osuwiska powstałego w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. ref 050 km w m. Borzęta. Teren, na którym znajduje się przedmiotowe osuwisko, zlokalizowany jest w województwie małopolskim, w powiecie myślenickim, w gminie Myślenice, w miejscowości Borzęta. Teren osuwiska znajduje się po obu stronach rozbudowywanej drogi między Myślenicami a Dobczycami na podjazdach pod górę Borzęcką. Zakres opracowania obejmuje kilometraż od 4+871,0 do 5+059,0 (kilometraż zgodny z decyzją nr 5/09 o zezwoleniu na realizację inwestycji drogowej w dnia r.) i ma długość ok. 188 m. Zgodnie z lokalizacją wskazaną w SST odpowiada on odc. ref 050 w km ok do km Zestawienie powierzchni poszczególnych elementów zagospodarowania terenu przedstawia się następująco: zabezpieczenie skarpy drogowej - odc. ref 050 w km ok do km (od do 4+972); powierzchnia ok m 2, wykonanie palisady - odc. ref 050 w km ok do km (od do 4+972); powierzchnia ok. 144 m 2, wykonanie wzmocnienia nawierzchni drogi technologicznej - odc. ref 050 w km ok do km ( od do 5+052); powierzchnia ok. 456 m 2, wykonanie rowu odwodnieniowego po stronie S - od (odc. ref 050 w km ok do km ( do 5+033); powierzchnia ok. 102 m 2. Plan sytuacyjny projektowanego zabezpieczenia przedstawia rysunek 1 - Plan zagospodarowania terenu w skali 1:250. Projekt przewiduje, że pochylenie skarp drogowych będzie w przedziale od 1:1,3 1:1,7, jak to ma miejsce w chwili obecnej. Aby osiągnąć współczynnik stanu równowagi F 1,5, zaprojektowano zabezpieczenie konstrukcyjne w postaci palisady kotwionej z pali zwieńczonych oczepem (pale średnicy 800 mm i długości ok. 10 m oraz ok. 12 m w zależności od głębokości występowania warstwy skały litej, w której zakotwienie powinno wynosić co najmniej 2 m). Niezbędne jest również wykonanie zabezpieczenia lokalnego polegającego na gwoździowaniu skarpy (gwoździe gruntowe 30/14 i 40/16 o długościach 6; 9; 12 i 15 m). Ponadto skarpa zostanie obłożona warstwą narzutu kamiennego i spięta stalową siatką. System zabezpieczenia skarpy, tzn. ilość i długość gwoździ gruntowych, zależy od: Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 7 z 36

8 wysokości skarpy, obliczonego wskaźnika równowagi, lokalizacji potencjalnych powierzchni poślizgu. Nie stwierdzono występowania ciągłego poziomu wodonośnego. Po opadach deszczu w nasypie mogą wystąpić sączenia, które odbierane będą przez układ drenów poziomych (wykonane za pomocą wierceń i osadzenia perforowanej rury PVC ø125 mm). 2 Materiały wyjściowe [1] Decyzja ZRID nr 5/09 o zezwoleniu na realizację inwestycji drogowej pn. Rozbudowy drogi wojewódzkiej nr 967 na podjazdach pod górę Borzęcką w miejscowościach Myślenice i Borzęta wydana przez Wojewodę Małopolskiego, październik 2009 r. [2] Dokumentacja geologiczno inżynierska dla rozpoznania warunków gruntowych dla zabezpieczenia osuwiska przy DW nr 967 w odcinku 050 km ok na podjazdach pod górę Borzęcką, Przedsiębiorstwo Usługowe GEOCARBON Sp. z o. o., grudzień 2011 r. [3] Dokumentacja fotograficzna rdzeni uzyskanych podczas wierceń, GEOSTANDARD Sp. z o. o., czerwiec 2011 r. [4] Dokumentacja projektowa. Projekt wykonawczy oraz szczegółowe specyfikacje techniczne dla Rozbudowy drogi wojewódzkiej nr 967 na podjazdach pod górę Borzęcką etap III od km 4+122,00 do km 6+100,00, Pracownia Inżynierska KLOTOIDA, sierpień 2008 r. [5] Ekspertyza określająca warunki eksploatacji drogi wojewódzkiej nr 967 na odcinku osuwiska powstałego przy realizacji zadania: Rozbudowa drogi wojewódzkiej nr 967 na podjazdach pod górę Borzęcką (odcinek dł. ok. 100 mb w km 4+950), ITB, listopad 2012 r. [6] Karta dokumentacyjna osuwiska, maj 2011 r. [7] Opinia PIG do dokumentacji geologiczno inżynierskiej wykonanej przez Przedsiębiorstwo Usługowe GEOCARBON Sp. z o. o., grudzień 2011 r. [8] Opinia Wojewódzkiego Zespołu Nadzorującego Realizację Projektu Osłona Przeciwosuwiskowa, grudzień 2011 r. [9] Projekt budowlany zabezpieczenia osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. ref 050 km w m. Borzęta, ITB, listopad 2012 r. [10] Projekt tymczasowego zabezpieczenia odcinka DW 967 w obrębie osuwiska od km do km dla inwestycji pn. Rozbudowy drogi wojewódzkiej nr 967 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 8 z 36

9 na podjazdach pod górę Borzęcką etap III od km 4+122,00 do km 6+100,00, Pracownia Inżynierska KLOTOIDA, maj 2011 r. [11] Projekt wstępny zabezpieczenia osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. Ref 050 km w m. Borzęta, ITB, wrzesień 2012 r. [12] Opinia geotechniczna dotycząca zabezpieczenia osuwiska w ciągi drogi wojewódzkiej nr 967 w m. Borzęta, ITB, październik 2013r. [13] Projekt geotechniczny dla zabezpieczenia osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 w m. Borzęta, ITB, październik 2013r. [14] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane z późniejszymi zmianami. [15] Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. 3 Opis awarii i stanu obecnego W 2010 r., w trakcie prac związanych z rozbudową DW nr 967, na odcinku ref 050 km w m. Borzęta, deformacji uległ istniejący nasyp drogowy na podjazdach pod górę Borzęcką. Przyczyną powstania osunięcia się nasypu było wg [12] prawdopodobnie nadmierne nawodnienie starego nasypu i jego podłoża oraz wykonanego poszerzenia jego korony. Osunięciu uległa północna strona nasypu. Powstałe osuwisko wg [2] znajduje się na obszarze osuwiska mającego swe założenia w głębszych warstwach podłoża. Modernizacja drogi, podczas której nastąpiła utrata stateczności skarpy nasypu drogowego, polegała na poszerzeniu istniejącej nawierzchni z 8,0 do 16,0 m. Parametry techniczne modernizowanej drogi są następujące zgodnie z [4]: klasa drogi G droga jednojezdniowa, trzypasmowa, dwukierunkowa, prędkość projektowa: Vp=60 km/h, prędkość miarodajna: Vm=80 km/h, przekrój: drogowy 3,5/3,0/3,5, nawierzchnia: bitumiczna, pobocza: gruntowe, chodnik: kostka betonowa, kategoria obciążenia ruchem: KR3, Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 9 z 36

10 obciążenie: 100 kn. Odwodnienie drogi zapewniają pochylenia poprzeczne, ścieki prefabrykowane oraz ścieki przykrawężnikowe zbierające wodę do studzienek wodościekowych, skąd woda odprowadzana jest do kanalizacji deszczowej. W celu tymczasowego zabezpieczenia osuwiska wykonano przyporę z drogą technologiczną (dolną półkę) oraz doziarniono rumoszem skalnym i osuszono wapnem grunt na styku nowego nasypu i starej nawierzchni asfaltowej. Po wyprofilowaniu skarpy zabezpieczono ją przeciwerozyjnie i zasiano trawę. 4 Ogólna ocena stateczności zbocza i nasypu Niniejszy projekt przedstawia zabezpieczenie osuwiska oraz nasypu drogowego w rejonie Góry Borzęckiej w ciągu drogi DW nr 967. Warunki geologiczno-inżynierskie zabezpieczonego osuwiska przedstawiono szczegółowo w dokumentacji [2]. Na podstawie wierceń wyznaczono potencjalne powierzchnie poślizgu, w utworach zwietrzelinowych i skalnych. Wskazano, że istnieje prawdopodobieństwo poślizgu głównie po warstwach skalnych i w obrębie zwietrzelin. Dokumentacja [2] zawiera obliczenia stateczności nasypu drogowego dla 5 przekrojów obejmujących nasyp drogowy. Nie wszystkie mają wystarczający zapas bezpieczeństwa. Autorzy wykorzystali w obliczeniach metodę stanów równowagi granicznej (Bishopa, Felleniusa), które zakładają kołowo-cylindryczne powierzchnie poślizgu. Dla sygnalizowanej głębokiej powierzchni konieczne jest jednak sprawdzenie bardziej złożonych powierzchni poślizgu. Wykorzystano do tego celu Metodę Elementów Skończonych (założenia do obliczeń omówiono w pkt. 8.1). Pozwala to uwzględnić oddziaływanie przemieszczającej się warstwy w zakresie odpowiadającym zasięgowi osuwiska. Obliczenia stateczności metodą MES mają większe możliwości symulacji parametrów gruntów. Pozwalają również na oszacowanie wpływu nasypu na zachowanie się podłoża, a tym samym na określenie zabezpieczeń niezbędnych dla zapewnienia stateczności nasypu oraz osuwiska jako całości. Analiza stanu skarpy i nasypu została przedstawiona w projekcie geotechnicznym [13]. Obliczenia wykonano w programie Zsoil 2012 v Wykorzystując w analizie model sprężysto-plastyczny gruntu, współczynnik stateczności obliczono za pomocą procedury Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 10 z 36

11 redukcji c-ϕ. Polega ona na sukcesywnym zmniejszaniu, w kolejnych przeliczeniach, wartości liczbowych parametrów materiałowych: spójności c i tangensa kąta tarcia wewnętrznego tgϕ, z zachowaniem ilorazu: SF = c c SF tgϕ = tgϕ SF wyrażającego współczynnik stateczności, gdzie c SF i ϕ SF są, odpowiednio zredukowanymi, wartościami kohezji i kąta tarcia wewnętrznego w stanie utraty stateczności. Z analizy globalnej wyłączono warstwy nasypowe, uzyskując w ten sposób potencjalną formę utraty stateczności całego osuwiska. W pkt. 8 przedstawiono szczegółową analizę z uwzględnieniem stateczności lokalnej nasypu. Poniżej zamieszczono wyniki analizy stateczności globalnej dla przypadku braku zabezpieczenia (rys. 1) oraz w przypadku realizacji zabezpieczenia według niniejszego projektu (rys. 2). Rys. 1 Potencjalna forma globalnej utraty stateczności zbocza, SF=1,35 Analizowany, najbardziej ogólny przypadek przemieszczeń (rys. 1) dla potencjalnej powierzchni poślizgu sugerowanej w dokumentacji [2] wskazuje, że współczynnik bezpieczeństwa wynosi 1,35. Wartość ta wskazuje, że stan równowagi jest niższy od wymaganego przez przepisy (SF 1,5) [14]. Po uwzględnieniu zabezpieczenia (rys. 2) współczynnik bezpieczeństwa wzrasta do 1,53 i spełnia wymagania. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 11 z 36

12 Rys. 2 Potencjalna forma globalnej utraty stateczności zbocza, SF=1,53 Powyższe schematy przedstawiają potencjalne formy utraty stateczności globalnej. Jasne kolory reprezentują obszar masywu gruntowego, który mógłby ulec przemieszczeniu w wyniku jej utraty. Uzyskany współczynnik wskazuje, że stateczność zbocza jest zachowana oraz ulega dodatkowej poprawie na skutek realizacji zabezpieczenia według niniejszego projektu. Ogólna stateczność całego zbocza po zastosowaniu wzmocnień spełnia wymagania przepisów. Szczegółowe analizy (pkt. 8) nasypu wskazują, że stateczność lokalna nie jest zachowana. Przyjęte w dokumentacji [2] wyniki badań, a także wyniki badań wykonanych przez ITB, potwierdzają wcześniejsze wnioski, co do konieczności zabezpieczenia nasypu i podłoża będącego w bezpośrednim zakresie jego oddziaływania, szczególnie po stronie północnej. 5 Ocena warunków geotechnicznych Analizowane osuwisko w ciągu DW 967 położone jest w obrębie płaszczowiny śląskiej. W budowie geologicznej podłoża terenu biorą udział utwory czwartorzędowe i kredowo - trzeciorzędowe. Czwartorzęd reprezentowany jest przez holoceńskie nasypy oraz plejstoceńskie utwory rzeczno - zastoiskowe z gruntami organicznymi. Cały kompleks osadów czwartorzędowych podścielony jest utworami z pogranicza wieku kreda trzeciorzęd. W stropowej części są to utwory stanowiące pokrywę zwietrzelinową niżej leżących piaskowców, łupków i zlepieńców. Budowę geologiczną analizowanego terenu przedstawiono na rysunkach 2, 3, 4 i 5 (przekroje poprzeczne) w oparciu o dokumentację archiwalną oraz badania własne (wiercenia i sondowania). Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 12 z 36

13 Droga wojewódzka nr 967 na odcinku ok. 150 m przecina czynne osuwisko skalnozwietrzelinowe opisane w karcie dokumentacyjnej [6]. Autorzy karty podkreślają, że możliwe jest, iż nasyp drogi został posadowiony na koluwiach. Koluwium tworzą gliny i iły z rumoszem skalnym i blokami. Z dokumentacji [9] wynika, że w przypadku obfitych opadów woda spływa z południowej części terenu po drodze dojazdowej do drogi wojewódzkiej 967. Część wody płynie wzdłuż DW 967 w kierunku Dobczyc, a część w poprzek jezdni - spływając po nowo uformowanym nasypie w dół do potoku. W czasie wykonywania doraźnego zabezpieczenia powstałego osuwiska, w celu osuszenia gruntów wbudowanych w nasyp wykonano dreny poziome i pionowe. Odsączająca się woda została skierowana do istniejącego cieku. W ramach prac zabezpieczających usunięto również koluwium zalegające nad wodociągiem, który przebiega u podstawy nasypu. Przemieszczone i nawodnione masy gruntu po północnej stronie nasypu zostały usunięte, a na ich miejsce wbudowano nowe grunty. Ze względu na występowanie na przedmiotowym obszarze zjawisk osuwiskowych, warunki gruntowe określono, jako skomplikowane. Zabezpieczana skarpa nasypu drogowego zaliczona została do III kategorii geotechnicznej [12]. W ramach ekspertyzy [5] zainstalowano 5 inklinometrów (3 w korpusie nasypu i 2 poza nim po południowej stronie nasypu drogowego). Lokalizację inklinometrów przedstawiono na rysunku 1 Plan sytuacyjny. Kontrola przemieszczeń pozwala na monitorowanie ewentualnych ruchów wgłębnych korpusu nasypu oraz określenie aktywności osuwiska. Z analizy wykonanych dotychczas pomiarów przemieszczeń inklinometrów wynika, iż nie przekroczyły one 3 mm. Zalecono, aby analizowany odcinek drogi objąć ciągłym monitoringiem. W tym celu należy prowadzić systematyczne pomiary przemieszczeń. 6 Kolejność prowadzenia prac 1. Wzmocnienie skarpy poprzez wbudowanie gwoździ gruntowych. 2. Wykonanie sączków drenarskich wierconych. 3. Wykonanie pali wielkośrednicowych (z platformy poniżej wierzchu oczepu). 4. Wykonanie oczepu 5. Rozłożenie geowłókniny filtracyjnej na skarpie. 6. Pokrycie skarpy narzutem kamiennym. 7. Rozłożenie i umocowanie siatki z drutu stalowego. 8. Zakotwienie oczepu kotwami gruntowymi. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 13 z 36

14 Prace, mogące być wykonywane równolegle z innymi pracami: 1. Wykonanie rowu odwodnieniowego po południowej stronie skarpy. 7 Droga technologiczna i platforma robocza Projekt drogi technologicznej i platformy roboczej należy opracować po wyborze technologii wykonywania prac i przedstawić Inwestorowi. Wykonawca przed przystąpieniem do prac powinien zapoznać się z planem zagospodarowania terenu a w szczególności z położeniem infrastruktury podziemnej i nadziemnej. W przypadku, stwierdzenia konieczności wykonania prac w ramach projektu, mogących oddziaływać na sieć infrastruktury, Wykonawca powinien przeprowadzić stosowną analizę z potwierdzeniem zachowania bezpieczeństwa infrastruktury. Należy zachować szczególną ostrożność przy poruszeniu się sprzętem w rejonie infrastruktury podziemnej. 8 Opis zabezpieczeń 8.1 Palościanka Analizowana skarpa, dla której wskaźnik równowagi jest znacznie niższy od wymaganego, zostanie zabezpieczona palościanką z żelbetowych pali wielkośrednicowych o średnicy 800 mm. Palościanka zostanie umieszczona w obrębie istniejącej półki na skarpie nasypu. Głębokość osadzenia podstawy pali wyniesie ok. 10 lub 12 m p. p. t. i uwarunkowana będzie głębokością występowania warstw skalnych, w których zagłębienie pala powinno wynosić, co najmniej 2 m. Pale wykonywane będą w odległościach 1,2 m (rozstaw 40 cm w świetle), aby umożliwić naturalną drogę przepływu wód gruntowych. Z obliczeń stateczności ogólnej zbocza obciążonego nasypem wynika, że jej wykonanie podnosi znacznie wskaźnik bezpieczeństwa. Na odcinku B umacnianej półki, ma miejsce kolizja palościanki z inklinometrem nr 1. Inklinometr należy usunąć. Pale zostaną zwieńczone oczepem żelbetowym o wysokości 100 cm i szerokości 100 cm. Oczep zostanie wykonany na warstwie chudego betonu (g=10cm, z betonu klasy C8/10). Po zabetonowaniu oczep będzie kotwiony kotwami gruntowymi do warstwy skalnej lub warstwy zwietrzelinowej w rozstawie, co ok. 2,4 m. W tym celu wykonane zostaną pod Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 14 z 36

15 kątem 30 kotwy 73/53 (średnica koronki wiertniczej 130 mm) sprężane siłą 150 kn. Długość zakotwienia (buławy) w zależności od ośrodka gruntowego wynosić będzie 8 m w przypadku zakotwienia w warstwie skalnej i 15 m w warstwie zwietrzelinowej. Kotwy gruntowe muszą być zabezpieczone i odporne na warunki środowiskowe występujące w przypowierzchniowej strefie gruntu. Oczep zasypany zostanie gruntem (piaskiem) stabilizowanym cementem w proporcjach 4:1 warstwami z odpowiednim zagęszczeniem. Na wierzchnią warstwę, należy rozplantować grunt urodzajny, o grubości 15cm. Szczegóły rozwiązań przedstawia rysunek 2 Przekrój A-A, rysunek 3 Przekrój B-B, rysunek 4 Przekrój C-C, rysunek 5 Przekrój D-D, rysunek 6 Przekroje szczegóły. 8.2 Gwoździe gruntowe Stateczność nasypu drogowego zostanie zapewniona poprzez wbudowanie pod kątem 20 samowiercących gwoździ gruntowych 30/14 o obliczeniowej nośności 150 kn oraz 40/16 o obliczeniowej nośności 360 kn i średnicy koronki wiertniczej 90 mm. Ich zadaniem będzie powiązanie wcześniej istniejącej konstrukcji nasypu z dobudowaną oraz wzmocnienie nasypu. Gwoździe wykonywane będą w rozstawie 1,5 m x 1,8 m z przesunięciem 0,9 m. Ich długość i ilość zależna jest od uzyskanego współczynnika stateczności skarpy. Zastosowano gwoździe o długościach: 6; 9; 12 i 15 m. Gwoździe nie są wstępnie sprężane ani naciągane. System likwiduje luzy pomiędzy głowicą gwoździa, a oblicowaniem skarpy i powoduje ciasne dopasowanie (opięcie) siatki do powierzchni narzutu kamiennego. 8.3 Geowłóknina filtracyjna W celu zabezpieczenia przed erozją oraz infiltracją wody spływającej po skarpie, na skłonie zostanie ułożona warstwa geowłókniny filtracyjnej, która powinna charakteryzować się następującymi parametrami: wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż min. 19,0 kn/m, wydłużenie przy max. obciążeniu 40%, wodoprzepuszczalność prostopadła do płaszczyzny geowłókniny przy nacisku 2 kpa min. 80 l/m 2 /s, wodoprzepuszczalność w płaszczyźnie geowłókniny przy nacisku 20 kpa minimum 6*10-6 m 2 /s. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 15 z 36

16 8.4 Narzut kamienny Skarpa zostanie pokryta warstwą narzutu kamiennego o grubości ok. 45 cm. Miąższość warstwy jest zmienna i zależy od nachylenia skarpy (należy zachować skłon 1:1,5 1:1,6). Okładzina kamienna będzie stanowić dodatkowe dociążenie skarpy drogowej oraz będzie pełniła funkcję drenażowo-odwodnieniową. Materiał stosowany do budowy przypory powinien odpowiadać następującym wymaganiom: przewidziano zastosowanie kamienia łamanego o wymiarach 10-25cm, kształt regularny, o jednym wymiarze znacząco mniejszym od dwóch pozostałych powinien być odporny na działanie wody i mrozu, powinien odznaczać się dużym ciężarem objętościowym, nie powinien ulegać ługującemu działaniu wody. Wymogi te spełniają: granity, porfiry, sjenity oraz piaskowce kwarcytowe i krzemionkowe. 8.5 Siatka stalowa Projekt przewiduje elastyczny system oblicowania skarpy. Podstawowym zadaniem podatnej obudowy w postaci siatki, jest ochrona i utrzymanie warstwy wierzchniej skarpy oraz narzutu kamiennego przed erozją i blokowanie tej warstwy przed przemieszczeniami wzdłuż lub od powierzchni skarpy. Elementy systemu to przede wszystkim siatka z drutu stalowego o wytrzymałości na rozciąganie 150 kn/m oraz mocujące ją do gwoździ systemowe płytki kotwiące. Poszczególne arkusze siatki łączy się odpowiednimi łącznikami montowanymi na oczkach siatki. Siatka zakotwiona będzie na szczycie skarpy za pomocą dodatkowych gwoździ 30/14 o długości 1,5 m wierconych w rozstawie, co 1 m. 8.6 Dreny wiercone W celu odprowadzenia ewentualnych sączeń wody z korony nasypu projektuje się wykonanie drenów wierconych w postaci rur karbowanych perforowanych PEHD o średnicy 125 mm. W skarpie nasypu, na wysokości 0,8-1,6 m od górnej powierzchni oczepu, zaprojektowano dreny o długości 17 m w rozstawie ok. 4,5 m. Drugi poziom wykonany zostanie z rur o długości 22 m w skarpie (od strony północnej) w odległości pionowej 1,5-1,8 m od spodu oczepu palisady w rozstawie 4,8 m. Dreny należy wykonać po gwoździowaniu skarpy. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 16 z 36

17 8.7 Prefabrykat ażurowy do umacniania skarp Jako umocnienie części skarpy przy styku z kanałem odwadniającym projektuje się zastosowanie ażurowych prefabrykatów. Płyty należy układać na wyrównanej i dogęszczonej powierzchni skarpy. Bezpośrednie podłoże, na którym będą układane płyty stanowić będzie 5 cm podsypka z piasku stabilizowanego cementem w proporcji 4:1. Wymiary płyt 58 x 58 x 8 cm. Otwory w prefabrykatach projektuje się uzupełnić żwirem lub drobnym kruszywem łamanym. 9 Założenia do oceny warunków geotechnicznych oraz stateczności skarp W analizie warunków geotechnicznych oraz warunkach stateczności zabezpieczanego osuwiska wykorzystano: badania własne, dokumentację geologiczno-inżynierską [2], dokumentację projektową rozbudowy drogi wojewódzkiej nr 967 na podjazdach pod górę Borzęcką etap III od km 4+122,00 do km 6+100,00 [4], opinie [7 i 8] i kartę dokumentacyjną osuwiska [6], projekt wstępny zabezpieczenia osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. ref 050 km [11], raporty z badań [12], wyniki obserwacji przemieszczeń inklinometrów zainstalowanych przez ITB zawartych w ekspertyzie [5]. Analiza zawiera: 1. charakterystykę założeń projektowych, 2. charakterystykę elementów zabezpieczenia w 4 przekrojach geotechnicznych (poprzecznych). Podstawę do obliczeń geotechnicznych stanowią parametry podane w dokumentacji geologiczno inżynierskiej [2] oraz badania ITB z czerwca i września 2012 r. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 17 z 36

18 10 Projekt zabezpieczeń osuwiska 10.1 Założenia do obliczeń Zgodnie z wymaganiami Rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 2 marca 1999 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie [14]: obciążenie od pojazdów samochodowych należy przyjąć, jako równomiernie rozłożone, o wartości 25 kpa, wymagany globalny współczynnik stateczność musi wynosić nie mniej niż 1,5. Jako reprezentatywny dla ośrodka gruntowego przyjęto model Mohra-Coulomba, który opisuje zachowanie gruntu za pomocą następujących parametrów: E- moduł odkształcenia [MPa] ν - współczynnik Poissona [-] ϕ - kąt tarcia wewnętrznego [ ] c spójność [kpa] ψ - kąt dylatancji [ ] Dodatkowo, w celu dokładniejszego uwzględnienia wpływu wzmocnienia za pomocą gwoździ gruntowych na stateczność nasypu uwarstwionego, przyjęto także następujące parametry: q s,d graniczna wartość naprężenia ścinającego na kontakcie trzon gwoździa/grunt [kn/m 2 ] W celu sprawdzenia warunku nośności zewnętrznej gwoździ gruntowych, podane wartości q s.d przyjęto, jako obliczeniowe. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 18 z 36

19 Tabela 1 Parametry geotechniczne przyjęte w obliczeniach Mohr-Coulomb N1 N2, N4, N6 N3, N5 O1 I II III γ unsat [kn/m 3 ] 19,0 20,0 21,0 16, ,5 22 E [MPa] ν [-] 0,30 0,32 0,32 0,32 0,32 0,32 0,30 C [kpa] 1 10 (15)* 19 (26)* ϕ [ ] q s,d [kn/m 2 ] (50)* (50)* * dla części nasypu nienaruszonej przez osunięcie Po przeprowadzeniu analiz stateczności dla przyjętych modeli według geometrii nasypów w przekrojach A-A, B-B, C-C i D-D, uznano za niezbędne zastosowanie zabezpieczenia przed poślizgiem obejmującym całą wysokość nasypów. Zachodzi konieczność przecięcia powierzchni poślizgu w celu zwiększenia wytrzymałości na ścinanie na jej powierzchni oraz w celu ograniczenia możliwości przemieszczenia masywu gruntowego Przekrój A-A odc. ref 50 km (km 4+902) Stateczność nasypu Rys. 3 Potencjalna forma utraty stateczności niezabezpieczonego nasypu Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 19 z 36

20 Rys. 4 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu Globalny współczynnik stateczności wynosi: SF=1,53 1,50 Nasyp po zabezpieczeniu będzie spełniał wymagania Rozporządzenia MTiGM [14]. Ze względu na przebieg przewodu wodociągowego w pobliżu projektowanego zabezpieczenia, przeprowadzono także analizę stateczności dla przypadku wykonania wykopu w związku z jego ewentualną przebudową lub wymianą. Rys. 5 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu w przypadku wykonania wykopu w miejscu lokalizacji przewodu wodociągowego Współczynnik stateczności w tym przypadku wynosi SF = 1,45. Wartość ta jest mniejsza od wymaganej, określonej w Rozporządzeniu MTiGM [14], jednak występuje ona dla sytuacji wyjątkowej i przejściowej. Wykonanie wykopu przy zabezpieczonym nasypie nie spowoduje zagrożenia utraty jego stateczności, lecz jego efektem będzie zwiększona wartość sił przekrojowych w elementach konstrukcyjnych zabezpieczenia Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Przewidywane zakotwienie buławy w podłożu skalnym (warstwa III) na długości L b = 8 m Maksymalna wartość obliczeniowa obciążenia kotwy, uzyskana z kotwionej konstrukcji w stanie granicznym nośności: P d = 606 kn Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 20 z 36

21 Wartość obliczeniowa nośności na wyciąganie kotwy: Ra; d = qs, d π D Lb = 175kPa π 0.14m 8m = 616kN Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej (styk buława/grunt) kotwy: ( P = 606kN) ( R ; 616kN) d a d = Wytrzymałość obliczeniowa konstrukcji (żerdzi) kotwi: R d t ; = 680kN Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) kotwy: ( P = 606kN) ( R ; 680kN) d t d = Warunki stanów granicznych nośności kotwy są spełnione Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Nośność zewnętrzna gwoździ została uwzględniona w obliczeniach stateczności w oparciu o graniczną wartość naprężenia ścinającego na styku trzon gwoździa/grunt. Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej gwoździ można uznać za spełniony. Rys. 6 Wykresy sił podłużnych N w gwoździach gruntowych Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 21 z 36

22 Wartość obliczeniowa maksymalnej siły podłużnej w gwoździach gruntowych: - żerdź 30/14 - N max =77 kn - żerdź 40/16 - N max =125 kn Wytrzymałość obliczeniowa konstrukcji (żerdzi) gwoździa: - żerdź 30/14 - R t,d =150kN - żerdź 40/16 - R t,d =360kN Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) gwoździ: - żerdź 30/14 - N = 77kN) ( R 150kN) ( max t ; d = - żerdź 40/16 - N = 125kN) ( R 360kN) ( max t ; d = Warunki stanów granicznych nośności gwoździ są spełnione Opis techniczny zabezpieczeń Stateczność została zapewniona poprzez wykonanie palościanki kotwionej (opisana w p. 6.1.). Skarpę nasypu drogowego należy zabezpieczyć poprzez wykonanie gwoździ gruntowych: 2 rzędy gwoździ 40/16 o długości 15 m, 2 rzędy gwoździ 30/14 o długości 12 m, 2 rzędy gwoździ 30/14 o długości 9 m, 4 rzędy gwoździ 30/14 o długości 6 m. Wyznaczenie miejsc wiercenia musi być zgodne z projektem. Po wykonaniu gwoździowania należy rozłożyć warstwę geowłókniny filtracyjnej na zakład ok. 50 cm i ułożyć na niej warstwę narzutu kamiennego. Na tak przygotowanej konstrukcji należy rozłożyć siatkę stalową. Rozkładanie siatki rozpoczyna się od zamocowania jej nad krawędzią skarpy, za pomocą uprzednio przygotowanych dodatkowych gwoździ o długości 1,5 m. Szczegóły projektowanych zabezpieczeń przedstawiono na rysunku 6. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 22 z 36

23 10.3 Przekrój B-B odc. ref 50 km (km 4+919) Stateczność nasypu Rys. 7 Potencjalna forma utraty stateczności niezabezpieczonego nasypu Rys. 8 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu Globalny współczynnik stateczności wynosi: SF=1,70 1,50 Nasyp po zabezpieczeniu będzie spełniał wymagania Rozporządzenia MTiGM [14]. Ze względu na przebieg przewodu wodociągowego w pobliżu projektowanego zabezpieczenia, przeprowadzono także analizę stateczności dla przypadku wykonania wykopu w związku z jego ewentualną przebudową lub wymianą. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 23 z 36

24 Rys. 9 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu w przypadku wykonania wykopu w miejscu lokalizacji przewodu wodociągowego Współczynnik stateczności w tym przypadku wynosi SF = 1,40. Wartość ta jest mniejsza od wymaganej, określonej w Rozporządzeniu MTiGM [14], jednak występuje ona dla sytuacji wyjątkowej i przejściowej. Wykonanie wykopu przy zabezpieczonym nasypie nie spowoduje zagrożenia utraty jego stateczności, lecz jego efektem będzie zwiększona wartość sił przekrojowych w elementach konstrukcyjnych zabezpieczenia Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Przewidywane zakotwienie buławy w podłożu skalnym (warstwa III) na długości L b = 8 m. Wartość obliczeniowa obciążenia kotwy, uzyskana z kotwionej konstrukcji w stanie granicznym nośności: P d = 463 kn. Wartość obliczeniowa nośności na wyciąganie kotwy: Ra; d = qs, d π D Lb = 175kPa π 0.14m 8m = 616kN Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej (styk buława/grunt) kotwy: ( P = 463kN ) ( R ; 616kN) d a d = Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) kotwy: ( P = 463kN ) ( R ; 680kN) d t d = Warunki stanów granicznych nośności kotwy są spełnione Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Nośność zewnętrzna gwoździ została automatycznie uwzględniona w obliczeniach stateczności w oparciu o graniczną wartość naprężenia ścinającego na styku trzon Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 24 z 36

25 gwoździa/grunt. Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej gwoździ można uznać za spełniony. Rys. 10 Wykresy sił podłużnych N w gwoździach gruntowych Wartość obliczeniowa maksymalnej siły podłużnej w gwoździach gruntowych: - żerdź 30/14 - N max =50 kn - żerdź 40/16 - N max =101 kn Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) gwoździ: - żerdź 30/14 - N = 50kN) ( R 150kN) ( max t ; d = - żerdź 40/16 - N = 101kN ) ( R 360kN) ( max t ; d = Warunki stanów granicznych nośności gwoździ są spełnione Opis techniczny zabezpieczeń Wyniki obliczeń pozwalają stwierdzić, iż stateczność została zapewniona poprzez wykonanie palościanki kotwionej (opisana w p. 6.1.). Skarpę nasypu drogowego należy zabezpieczyć poprzez wykonanie gwoździ gruntowych: 2 rzędy gwoździ 40/16 o długości 15 m, Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 25 z 36

26 2 rzędy gwoździ 30/14 o długości 12 m, 2 rzędy gwoździ 30/14 o długości 9 m, 2 rzędy gwoździ 30/14 o długości 6 m. Sposób wykonania zabezpieczenia skarpy oraz montażu pozostałych elementów należy wykonać zgodnie z punktem 6 i Szczegóły projektowanych zabezpieczeń przedstawiono na rysunku Przekrój C-C odc. ref 50 km ,5 (km 4+948,5) Stateczność nasypu Rys. 11 Potencjalna forma utraty stateczności niezabezpieczonego nasypu Rys. 12 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu Globalny współczynnik stateczności wynosi: SF=1,53 1,50 Nasyp po zabezpieczeniu będzie spełniał wymagania Rozporządzenia MTiGM [14] Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Przewidywane zakotwienie buławy w podłożu skalnym (warstwa III) na długości L b = 8 m. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 26 z 36

27 Wartość obliczeniowa obciążenia kotwy, uzyskana z kotwionej konstrukcji w stanie granicznym nośności: P d = 616 kn. Wartość obliczeniowa nośności na wyciąganie kotwy: Ra; d = qs, d π D Lb = 175kPa π 0.14m 8m = 616kN Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej (styk buława/grunt) kotwy: ( P = 616kN) ( R ; 616kN) d a d = Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) kotwy: ( P = 616kN) ( R ; 680kN) d t d = Warunki stanów granicznych nośności kotwy są spełnione Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Nośność zewnętrzna gwoździ została automatycznie uwzględniona w obliczeniach stateczności w oparciu o graniczną wartość naprężenia ścinającego na styku trzon gwoździa/grunt. Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej gwoździ można uznać za spełniony. Rys. 13 Wykresy sił podłużnych N w gwoździach gruntowych Wartość obliczeniowa maksymalnej siły podłużnej w gwoździach gruntowych: - żerdź 30/14 - N max =69 kn - żerdź 40/16 - N max =170 kn Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 27 z 36

28 Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) gwoździ: - żerdź 30/14 - N = 69kN) ( R 150kN) ( max t ; d = - żerdź 40/16 - N = 170kN) ( R 360kN) ( max t ; d = Warunki stanów granicznych nośności gwoździ są spełnione Opis techniczny zabezpieczeń Stateczność została zapewniona poprzez wykonanie palościanki kotwionej (opisana w p. 6.1.). Skarpę nasypu drogowego należy zabezpieczyć poprzez wykonanie gwoździ gruntowych: 2 rzędy gwoździ 40/16 o długości 15 m, 4 rzędy gwoździ 30/14 o długości 12 m, 1 rząd gwoździ 30/14 o długości 9 m. Sposób wykonania zabezpieczenia skarpy oraz montażu pozostałych elementów należy wykonać zgodnie z punktem 6 i Szczegóły projektowanych zabezpieczeń przedstawiono na rysunku Przekrój D-D odc. ref 50 km ,5 (km 4+966,5) Stateczność nasypu Rys. 14 Potencjalna forma utraty stateczności niezabezpieczonego nasypu Rys. 15 Potencjalna forma utraty stateczności po zabezpieczeniu nasypu Globalny współczynnik stateczności wynosi: SF=1,64 1,50 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 28 z 36

29 Nasyp po zabezpieczeniu będzie spełniał wymagania Rozporządzenia MTiGM [14] Stany graniczne nośności dla kotwy gruntowej Przewidywane zakotwienie buławy w warstwie zwietrzelin (warstwa II) na długości L b = 15 m. Wartość obliczeniowa obciążenia kotwy, uzyskana z kotwionej konstrukcji w stanie granicznym nośności: P d = 594 kn. Wartość obliczeniowa nośności na wyciąganie kotwy: Ra; d = qs, d π D Lb = 90kPa π 0.14m 15m = 594kN Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej (styk buława/grunt) kotwy: ( P = 594kN) ( R ; 594kN) d a d = Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) kotwy: ( P = 594kN) ( R ; 680kN) d t d = Warunki stanów granicznych nośności kotwy są spełnione Stany graniczne nośności gwoździ gruntowych Nośność zewnętrzna gwoździ została automatycznie uwzględniona w obliczeniach stateczności w oparciu o graniczną wartość naprężenia ścinającego na styku trzon gwoździa/grunt. Warunek stanu granicznego nośności zewnętrznej gwoździ można uznać za spełniony. Rys. 16 Wykresy sił podłużnych N w gwoździach gruntowych Wartość obliczeniowa maksymalnej siły podłużnej w gwoździach gruntowych: - żerdź 30/14 - N max =82 kn Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 29 z 36

30 Warunek stanu granicznego nośności wewnętrznej (konstrukcji) gwoździ: - żerdź 30/14 - N = 82kN) ( R 360kN) ( max t ; d = Warunki stanów granicznych nośności gwoździ są spełnione Opis techniczny zabezpieczeń Wyniki obliczeń pozwalają stwierdzić, iż stateczność została zapewniona poprzez wykonanie palościanki kotwionej (opisana w p. 6.1.). Skarpę nasypu drogowego należy zabezpieczyć poprzez wykonanie 4 rzędów gwoździ gruntowych 30/14 o długości 12 m. Sposób wykonania zabezpieczenia skarpy oraz montażu pozostałych elementów należy wykonać zgodnie z punktem 6 i Szczegóły projektowanych zabezpieczeń przedstawiono na rysunku Sposób odprowadzenia wód opadowych 11.1 Rowy odwodnieniowe W celu odprowadzenia wód opadowych, po południowej stronie nasypu, zaprojektowano wykonanie rowu odwodnieniowego. Na odcinku ok. 72 m, na 15 cm ławie z kruszywa naturalnego (pospółka, żwir) oraz 5 cm warstwie podsypki piaskowo-cementowej, należy ułożyć prefabrykat betonowy typu korytkowego (nr katalogowy 01.03) ze spadkiem w kierunku rowu odprowadzającego wody do zbiornika Dobczyckiego. Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 30 z 36

31 II. ZAŁĄCZNIKI Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 31 z 36

32 OŚWIADCZENIE PROJEKTANTA Niniejszym oświadczamy, że projekt budowlany: Zabezpieczenie osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr 967 odc. ref 050 km w m. Borzęta jest wykonany zgodnie z obowiązującymi przepisami, zasadami wiedzy technicznej i jest kompletny z punktu widzenia celu, któremu ma służyć oraz został wykonany prawidłowo i może być skierowany do realizacji PROJEKTANT: MAREK ŚWIECA Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 32 z 36

33 Projekt budowlany zabezpieczenia osuwiska w ciągu drogi wojewódzkiej nr Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 33 z 36

34 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 34 z 36

35 Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 35 z 36

36 III. CZĘŚĆ RYSUNKOWA Zakład Geotechniki i Fundamentowania ITB Strona 36 z 36